[科普中国]-表面开采

表面开采是一个移走矿体上的覆盖物，得到所需矿物的过程，从敞露地表的采矿场采出有用矿物的过程。表面开采作业主要包括穿孔、爆破、采装、运输和排土等流程。按作业的连续性，可分为间断式、连续式和半连续式。表面与地下开采相比，优点是资源利用充分、回采率高、贫化率低，适于用大型机械施工，建矿快，产量大，劳动生产率高，成本低，劳动条件好，生产安全。

特点表面开采的特点是采掘空间直接敞露于地表，为了采出有用矿物，需将矿体周围的岩石及其上覆的土岩剥离掉，通过表面沟道线路系统把矿石和岩石运至地表。表面开采较矿井开采具有以下优越性：

（1）矿井开采的机械化受到巷道和采掘工作空间的限制，而表面开采则可采用大型采掘运输设备。故表面开采较矿井开采生产规模大和效率高。

（2）表面开采成本一般为矿井开采时的1/3—1/5。

（3）矿产资源利用的好，有用矿物回收率一般比矿井开采时高15%左右，且可顺便采出伴生矿产，有利于综合利用。

（4）木材、金属、电力的消耗较少。据我国表面煤矿的统计资料，吨煤消耗表面开采时木材为矿井的1/13，金属材料比矿井少61%，电力消耗节省67%。

（5）作业安全。劳动条件好，能开采易燃、多水、超级瓦斯等采用矿井开采较困难的矿床。

（6）矿山基本建设周期短，投产及达产快1。

工艺流程表面开采作业主要包括穿孔爆破、采装、运输和排土。表面开采的顺序是采矿和剥离在时间和空间上的相互配合，这四项工作的好坏及它们之间的配合如何，是表面采矿的关键。

（1）穿孔爆破是在表面采场矿岩内钻凿一定直径和深度的定向爆破孔，以炸药爆破，对矿岩进行破碎和松动。穿孔设备主要有冲击式钻机、潜孔钻机和牙轮钻机等，多用铵油炸药、浆状抗水炸药和乳化炸药及粒状乳化炸药。

（2）采装工作是用人工或机械将矿岩装入运输设备，或直接卸到指定地点的作业。常用的设备是挖掘机（有多斗和单斗两类）、轮斗铲和前端式装载机，广泛采用的为单斗挖掘机。

（3）运输工作是将表面采场的矿、岩分别运送到卸载点（或选矿厂）和排土场，同时把生产人员、设备和材料运送到采矿场。主要运输方式有铁路、公路、输送机、提升机，还有水力运输和用于崎岖山区的索道运输。选择运输方式必须综合考虑地形、地质、气候条件，表面矿生产能力，开采深度，矿石和围岩的物理力学性质等，经过全面技术经济比较后，确定合理的运输方式。

（4）排土工作系指从表面采场将剥离覆盖在矿床上部及其周围的大量表土和岩石，运送到专门设置的场地（如排土场或废石场）进行排弃的作业。排土方法依其排土设备的不同，分为推土犁推土、推土机排土、前装机排土和拖拉铲运机或索斗铲排土等。推土场应选择在尽量靠近采矿场，少占农田的位置，有条件的应放置在山谷、洼地处，注意环境保护和造田、还田2。

方法分类与选择平缓矿床的采矿方法

适用于倾角一般小于12°的平缓矿床。间断式开采工艺适用于各种地质矿岩条件；连续式工艺劳动效率高，易实现生产过程自动化，但只能用于松软矿岩；半连续式工艺兼有以上两者的特点，但在硬岩中，需增加机械破碎岩石的环节。开采顺序是采矿和剥离在时间和空间上的相互配合。

倒堆采矿法

剥离物用机械铲或索斗铲直接向前一采掘带采空区倒堆，采矿工作面紧随剥离工作面推进。在相同情况下，机械铲的重量约为索斗铲的1.8倍，因此剥离高台阶时，多用索斗铲。剥离更高的台阶可采用二次或多次倒堆。方案有一台机械铲配合一台索斗铲、二台索斗铲互相配合或仅用一台索斗铲兼作二次倒堆等。

横运采矿法

剥离物用排土桥、悬臂排土机循垂直于工作线方向运往采空区，剥离台阶与采矿台阶推进的空间关系也受运输设备规格的限制，但不如倒堆采矿法那样严格。本法可适应更大的剥离厚度，民主德国的AFB－60型排土桥的可剥离厚度为60m。

纵运采矿法

剥离物沿工作线，绕过端帮，纵向运往采空区。本法不受采、运设备规格和剥离岩石厚度的限制，有较大灵活性。适用于单斗-机车车辆、单斗－(破碎机)带式输送机、单斗-汽车、轮斗-机车车辆-带式输送机等多种工艺。

倾斜矿床的采矿方法

基本上把剥离物运往外排土场，仅当采掘工作达到终了深度后，才能利用采空区内排。工作线的布置方式，基本有沿矿体走向布置和垂直矿体走向布置。

初始位置和推进方向的选择，应综合考虑矿床的地形地质条件、生产能力、运输方式、基建剥离量和生产剥采比的均衡等因素。倾斜矿床的生产剥采比在开采中是变化的。为了减少基建剥离量和推迟剥离高峰，平衡生产剥采比，改善经济效果，可以采取以下措施加陡工作帮坡角。

组合台阶：用一台设备顺序采掘一组相邻的台阶，仅在采掘台阶上设工作平台，也可有其他方式。

横采掘带：汽车运输的横向采掘带，相邻台阶尾随采掘，工作线横向布置，纵向推进。任一横断面上只有一个工作平台，每一台阶可设1～2台采掘设备。与组合台阶相比，本法可布置较多的采掘设备。

分区分期开采：走向较长或面积较大的矿床，实行分区分期开采，优先开采矿体厚、品位高、覆盖薄和剥采比小的区域3。

本词条内容贡献者为:

程鹏 - 副教授 - 西南大学